美麗鄉(xiāng)村生活污水處理設(shè)施
水解（酸化）處理方法是一種介于好氧和厭氧處理法之間的方法，和其它工藝組合可以降低處理成本提高處理效率。就是在大量水解細(xì)菌、酸化菌作用下將不溶性有機(jī)物水解為溶解性有機(jī)物，將生物難降解的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解的小分子物質(zhì)的過(guò)程，這樣可以改善廢水的可生化性，為后續(xù)處理奠定良好基礎(chǔ)。
水解是指有機(jī)物進(jìn)入微生物細(xì)胞前、在胞外進(jìn)行的生物化學(xué)反應(yīng)。微生物通過(guò)釋放胞外自由酶或連接在細(xì)胞外壁上的固定酶來(lái)完成生物催化反應(yīng)。
酸化是一類典型的發(fā)酵過(guò)程，微生物的代謝產(chǎn)物主要是各種有機(jī)酸。
反應(yīng)機(jī)理是水解和酸化是厭氧消化過(guò)程的兩個(gè)階段，但不同的工藝水解酸化的處理目的不同。水解酸化-好氧生物處理工藝中的水解目的主要是將原有廢水中的非溶解性有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙庑杂袡C(jī)物，特別是工業(yè)廢水，主要將其中難生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到獾挠袡C(jī)物，提高廢水的可生化性，以利于后續(xù)的好氧處理。考慮到后續(xù)好氧處理的能耗問(wèn)題，水解主要用于低濃度難降解廢水的預(yù)處理。混合厭氧消化工藝中的水解酸化的目的是為混合厭氧消化過(guò)程的甲烷發(fā)酵提供底物。而兩相厭氧消化工藝中的產(chǎn)酸相是將混合厭氧消化中的產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相分開，以創(chuàng)造各自的*環(huán)境。
水解酸化池的原理：水解酸化菌利用H2O電離的H+和-OH將有機(jī)物分子中的C-C打開，一端加入H+，一端加入-OH，可以將長(zhǎng)鏈水解為短鏈、支鏈成直鏈、環(huán)狀結(jié)構(gòu)水解成直鏈或支鏈，提高污水的可生化性。水中SS高時(shí)，水解菌通過(guò)胞外粘膜將其捕捉，用胞外酶水解成分子斷片再進(jìn)入胞內(nèi)代謝，不*的代謝可以使SS成為溶解性有機(jī)物。
水解酸化池的構(gòu)造：水解酸化池內(nèi)分污泥床區(qū)和清水層區(qū)，待處理污水以及濾池反沖洗時(shí)脫落的剩余微生物膜由反應(yīng)器底部進(jìn)入池內(nèi)，并通過(guò)帶反射板的布水器與污泥床快速而均勻地混合。污泥床較厚，類似于過(guò)濾層，從而將進(jìn)水中的顆粒物質(zhì)與膠體物質(zhì)迅速截留和吸附。由于污泥床內(nèi)含有高濃度的兼性微生物，在池內(nèi)缺氧條件下，被截留下來(lái)的有機(jī)物質(zhì)在大量水解—產(chǎn)酸菌作用下，將不溶性有機(jī)物水解為溶解性物質(zhì)，將大分子、難于生物降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于生物降解的物質(zhì)；同時(shí)，生物濾池反沖洗時(shí)排出的剩余污泥（剩余微生物膜）菌體外多糖粘質(zhì)層發(fā)生水解，使細(xì)胞壁打開，污泥液態(tài)化，重新回到污水處理系統(tǒng)中被好氧菌代謝，達(dá)到剩余污泥減容化的目的。若采用水解酸化池代替常規(guī)的初沉池，除達(dá)到截留污水中懸浮物的目的外，還具有部分生化處理和污泥減容穩(wěn)定的功能。
水解酸化池的處理過(guò)程：廢水的厭氧生物處理是指在沒(méi)有氧分子的條件下通過(guò)厭氧微生物的作用，將廢水中各種復(fù)雜的有機(jī)物分解轉(zhuǎn)換成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過(guò)程。
厭氧生化處理過(guò)程：高分子有機(jī)物厭氧降解可分為四個(gè)過(guò)程：水解階段、酸化（也叫發(fā)酵）階段、產(chǎn)乙酸階段、產(chǎn)甲烷階段。
水解階段：水解可定義為復(fù)雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的溶解性單體或二聚體的過(guò)程。
酸化（也叫發(fā)酵）階段：酸化可定義為有機(jī)物化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過(guò)程，在此過(guò)程中溶解性有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物，因此這一過(guò)程也稱為酸化。
產(chǎn)乙酸階段：在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下，上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)。
產(chǎn)甲烷階段：這一階段，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。
總的來(lái)說(shuō)，水解階段是大分子有機(jī)物降解的必經(jīng)過(guò)程，大分子有機(jī)物想要被微生物所利用，必須先水解為小分子有機(jī)物，這樣才能進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)進(jìn)一步降解。酸化階段是有機(jī)物降解的提速過(guò)程，因?yàn)樗鼘⑺夂蟮男》肿佑袡C(jī)物進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的化合物并分泌到細(xì)胞外。這也是為何在實(shí)際的工業(yè)廢水處理工程中，水解酸化往往作為預(yù)處理單元的原因。
兩點(diǎn)普遍認(rèn)同的作用：
（1）提高廢水可生化性：能將大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子。
（2）去除廢水中的COD：既然是異養(yǎng)型微生物細(xì)菌，那么就必須從環(huán)境中汲取養(yǎng)分，所以必定有部分有機(jī)物降解合成自身細(xì)胞。
水解酸化法存在的問(wèn)題
（1）水解酸化法開發(fā)應(yīng)用時(shí)間較短，由于水解酸化法設(shè)計(jì)參考資料較少，造成工程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)失誤較多，難以發(fā)揮水解酸化法工藝效果，影響工藝推廣。
（2）水解酸化法有別于傳統(tǒng)厭氧工藝，需考慮其*的布水、排泥等問(wèn)題，不能簡(jiǎn)單套用，在建設(shè)中需要根據(jù)工藝要求合理建設(shè)。
（3）水解酸化法是厭氧降解的前兩個(gè)階段，需要合理設(shè)計(jì)和運(yùn)行調(diào)試，否則容易進(jìn)入產(chǎn)甲烷階段，難以實(shí)現(xiàn)水解酸化功能。
（4）水解酸化法已用于多種行業(yè)廢水處理，在各種工程應(yīng)用中都存在其特定的工藝設(shè)計(jì)參數(shù)，目前缺乏統(tǒng)一合理的的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
水解酸化主要用于有機(jī)物濃度較高、SS較高的污水處理工藝，是一個(gè)比較重要的工藝。幾種典型的高濃度有機(jī)廢水,如焦化廢水、制藥廢水、紡織廢水、印染廢水、啤酒廢水、石油廢水、化工廢水等。這類有機(jī)廢水中,往往含有較高濃度的生物難降解物,甚至是生物毒物,且種類較多。SS濃度較高的廢水有造紙廢水、印染廢水、養(yǎng)豬場(chǎng)廢水、糞便污水、化肥廠廢水、制藥廠、食品廠廢水等。
美麗鄉(xiāng)村生活污水處理設(shè)施采用二級(jí)生化處理工藝，處理后廢水直接排放。若對(duì)該部分廢水進(jìn)行深度處理，可實(shí)現(xiàn)中水回用，節(jié)約水資源，保護(hù)環(huán)境。對(duì)城鎮(zhèn)污水進(jìn)行深度處理的目的，是進(jìn)一步去除二級(jí)處理后水中的COD，懸浮物(SS)、溶解性有機(jī)物(BOD5)、氮等污染物質(zhì)。經(jīng)過(guò)二級(jí)生化處理的出水含有大量的活性污泥碎片，是二級(jí)出水水質(zhì)指標(biāo)COD、BOD5和SS的主要成份。城鎮(zhèn)污水廠二級(jí)處理在溫度較低時(shí)出水中NH3-N含量較高，選擇三級(jí)處理工藝應(yīng)考慮COD、BOD5、SS的進(jìn)一步去除，同時(shí)，還應(yīng)重點(diǎn)考慮NH3-N的去除效果。流動(dòng)床生物氧化硝化法適用于高質(zhì)量的再生水處理，但載體易流失；活性炭吸附法適用于高質(zhì)量的再生水處理，但活性碳需定期更換、再生；而生物接觸氧化法比較適于城鎮(zhèn)二級(jí)處理出水水質(zhì)，同時(shí)適合大中規(guī)模的處理水量。
在接觸氧化法脫氮工藝中，曝氣生物濾池是比較可行的。曝氣生物濾池是通過(guò)曝氣系統(tǒng)供氧，同時(shí)曝氣生物濾池采用多孔生物載體，具有較大的比表面積，傳質(zhì)性能好，適合三級(jí)處理低濃度下硝化細(xì)菌的附著生長(zhǎng)，對(duì)NH3-N、BOD5、COD有的去除作用。曝氣生物濾池是20世紀(jì)80年代末在歐美發(fā)展來(lái)的一種新型的污水處理技術(shù)，它是由滴濾池發(fā)展而來(lái)并借鑒了快濾池形式，在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)完成了生物氧化和固液分離的功能，不需設(shè)置二沉池。世界上首座曝氣生物濾池于1981年誕生于法國(guó)。隨著環(huán)境對(duì)出水水質(zhì)要求的提高，該技術(shù)在*城市污水處理中獲得了廣泛的推廣應(yīng)用，目前，在已有數(shù)百座大小各異的污水處理廠采用了BAF技術(shù)，并取得了良好的處理效果。
工藝原理
曝氣生物濾池是借鑒污水處理接觸氧化法和給水快濾池的設(shè)計(jì)思路，將生物降解與吸附過(guò)濾兩種處理過(guò)程合并在同一單元反應(yīng)器中，以濾池中填裝的粒狀填料（如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等）為載體，在濾池內(nèi)部進(jìn)行曝氣，使濾料表面生長(zhǎng)著大量生物膜，當(dāng)污水流經(jīng)時(shí)，利用濾料表面上所附生物膜中高濃度的活性微生物的強(qiáng)氧化分解作用和濾料粒徑較小的特點(diǎn)，充分發(fā)揮微生物的生物代謝、生物絮凝、生物膜和填料的物理吸附和截留作用以及反應(yīng)器內(nèi)沿水流方向食物鏈的分級(jí)捕食作用，實(shí)現(xiàn)污染物的清除，同時(shí)利用反應(yīng)器內(nèi)好氧、缺氧區(qū)域的存在，實(shí)現(xiàn)脫氮除磷的功能。
去除水中懸浮物
曝氣生物濾池的大特點(diǎn)是使用了濾料，在其表面生長(zhǎng)有生物膜。通過(guò)對(duì)濾料表面的電鏡照片觀察，在濾池中存在種群豐富，結(jié)構(gòu)完整，功能穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。污水自下向上流過(guò)濾料，池底則提供曝氣，使廢水中的有機(jī)物得到吸附、截留與生物分解，定期地利用處理后出水進(jìn)行反沖洗，排除增殖的活性污泥。由于曝氣生物濾池*的設(shè)計(jì)和全新運(yùn)行方式，在同一個(gè)池中既有好氧區(qū)、又有缺氧區(qū)，可以在COD得到降解的同時(shí)對(duì)污水中的NH3-N實(shí)現(xiàn)硝化和反硝化。
對(duì)于難生物降解的廢水，曝氣生物濾池的微生物黏附在顆粒填料表面，可接種和馴化特殊菌種，提高難降解廢水的處理效果。另外，由于大量的微生物生長(zhǎng)在粒狀填料粗糙多孔的表面，微生物不會(huì)流失，即使長(zhǎng)時(shí)間不運(yùn)轉(zhuǎn)也能保持其菌種。這樣，使其運(yùn)行管理非常簡(jiǎn)單。曝氣生物濾池的粒狀填料對(duì)微生物有富集作用，即使在處理低濃度廢水時(shí)，填料表面微生物濃度也很高，所以曝氣生物濾池處理低濃度廢水時(shí)仍能具有較高的去除率，而且掛膜時(shí)間短，使系統(tǒng)能夠很快進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。
工藝特點(diǎn)
①BAF水力負(fù)荷高、容積負(fù)荷大、水力停留時(shí)間短、出水水質(zhì)好。
②BAF占地面積小，基建投資省。BAF反應(yīng)時(shí)間短，具有同步去除COD及SS的功能，可不設(shè)二沉淀池。
③菌結(jié)構(gòu)合理。傳統(tǒng)的活性污泥法微生物的分布相對(duì)均勻，而在BAF中沿污水流程能形成不同的優(yōu)勢(shì)生物菌種，可使有機(jī)物降解、硝化/反硝化能在同一個(gè)池子中發(fā)生，簡(jiǎn)化了工藝流程。在距進(jìn)水端較近的濾層中，污水中的有機(jī)物濃度較高，各種異養(yǎng)菌占優(yōu)勢(shì)，主要是去除BOD；在距出水端較近的濾層中，污水中的有機(jī)物濃度已較低，自養(yǎng)型的硝化菌占優(yōu)勢(shì)，可以進(jìn)行氨氮的硝化反應(yīng)。
④在設(shè)置回流或單獨(dú)設(shè)置反硝化段的情況下可以實(shí)現(xiàn)較好的脫氮效果。
⑤沖擊能力強(qiáng)。BAF濾池的濾層內(nèi)保持著高濃度的生物量，對(duì)水質(zhì)、水量及溫度變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性，不像活性污泥法那么敏感。
工藝流程
單個(gè)曝氣生物濾池可完成碳化、硝化、反硝化、除磷等功能，與其他工藝組合可進(jìn)行一般城市污水或工業(yè)廢水的三級(jí)處理。
曝氣生物濾池（BAF）工藝具體流程為：污水廠二級(jí)出水進(jìn)入集水井，經(jīng)泵提升后，進(jìn)入曝氣生物濾池進(jìn)行好氧處理，同時(shí)向曝氣生物濾池內(nèi)投加鋁鹽，出水經(jīng)消毒處理后可進(jìn)行中水回用。
城鎮(zhèn)污水廠二級(jí)出水經(jīng)上述工藝進(jìn)行深度處理后，可達(dá)到中水回用水質(zhì)要求，可以進(jìn)行循環(huán)再利用，主要用于不與人體直接接觸的用水，如便器的沖洗，地面、汽車清洗，綠化澆灑，消防，工業(yè)普通用水等，達(dá)到節(jié)約資本，保護(hù)環(huán)境的目的。
